Sfântul Luca s-a născut în oraşul Adrianopole din Tracia. Când avea şase ani, tatăl lui a murit, ceea ce a aruncat-o pe mama lui în sărăcie. De aceea, ea l-a încredinţat pe micul Luca unui negustor din Zagora, care urma să-l crească şi să-l înveţe meseria lui. Luca l-a însoţit pe negustor în Rusia, într-o călătorie pentru negoţul său, apoi s-a aşezat împreună cu el în Constantinopol, unde negustorul avea o prăvălie.
După câţiva ani, într-o zi, Luca s-a certat cu un băiat musulman, pe care l-a bătut în faţa casei mamei lui. Alţi musulmani, văzând întâmplarea, au alergat după Luca să-l pedepsească. Vrând să scape de pedeapsă, Luca a strigat: „Lăsați-mă, mă fac musulman!” Aceasta i-a oprit pe musulmani din urmărire, iar Luca a scăpat de bătaie.
Mai apoi, Luca a fost înfiat de un musulman bogat, care îi purta de grijă. Dar mai târziu, conştiinţa a început să-l supere pe Luca. De aceea, a cerut ajutor de la fostul lui stăpân, care a încercat să-l ajute, folosindu-se de mijlocirea Ambasadei Ruseşti. Ambasadorul a trimis pe locţiitorul său să-l viziteze pe aga care-l înfiase pe Luca. Locţiitorul s-a interesat de băiat şi i l-a cerut înapoi. Dar aga i-a explicat că Luca se făcuse musulman de bunăvoie, fără a fi silit, deci îi era cu neputinţă să-l dea înapoi. Temându-se de o altă anchetă şi de o încercare de a-l slobozi pe Luca, aga a poruncit să-l taie împrejur cu sila. Când ambasadorul rus a aflat, a spus că nu poate face nimic decât dacă băiatul fuge din casa agăi. După câteva zile, Luca a reușit să fugă din acea casă și s-a dus în Galata. A fost luat îndată de către fostul său stăpân şi de un slujbaş al Ambasadei care l-au pus să se dezbrace de hainele musulmane şi să ia haine creştine. Apoi, Luca a fost îmbarcat pe un vas ce mergea la Smirna. De acolo a ajuns în insula Thera (Santorini), unde a rămas o vreme.
Curând după aceea, Luca s-a îmbolnăvit şi s-a dus la un duhovnic, căruia i-a dezvăluit tot trecutul. Duhovnicul l-a sfătuit să se ducă în Sfântul Munte unde putea să scape de primejdie şi putea să se îngrijească de mântuirea sufletului său.
Luca l-a ascultat și a plecat în Sfântul Munte, prima dată ajungând la Marea Lavră, unde a fost primit să slujească la arhondaric pentru o vreme. Apoi s-a dus la Mănăstirea Iviron, unde i-a descoperit egumenului că nu fusese reprimit în Biserica Ortodoxă. Deci, a fost trimis la Schitul Sfântul Ioan Înaintemergătorul, unde părinţii de acolo l-au primit pe Luca înapoi la credinţa ortodoxă. De la Schit s-a întors la Mănăstirea Iviron, unde a stat o vreme şi apoi la Mănăstirea Stavronikita, unde a primit binecuvântarea de a purta rasă.
Negăsindu-şi locul la vreuna din mănăstirile din Sfântul Munte, a ieșit în lume. Dar nici în lume nu-și găsea liniștea nicăieri, așa că a revenit în Athos. În cele din urmă, cu multă dragoste a fost primit la Schitul Aghia Ana de către Gheronda Visarion, căruia i-a spus toate cele despre căderea lui, dar și despre lupta și dorința lui de a mărturisi. La început, Bătrânul Visarion a încercat să îl descurajeze, arătându-i chinurile și moartea, și l-a îndemnat spre mântuirea prin calea vieții monahale. Dar pentru că Luca a insistat, l-a trimis la un duhovnic din Schit, la Părintele Anania, care l-a lăudat pentru curajul și dorirea lui de a mărturisi, dar i-a vădit greutățile pe care avea să le îndure. Și pentru că Luca era hotărât, duhovnicul l-a pus să se pregătească duhovnicește și să fie cercat pentru o vreme cu luptă duhovnicească fierbinte, cu rugăciunile Bătrânului Visarion.
Mai târziu, cu binecuvântarea duhovnicului, a mers în insula Mitilini, în satul Pamfilia, unde a primit o bucată din cămașa însângerată a Noului Mucenic Teodor din Mitilini, iar apoi în capitala insulei Mitilini. Aici s-a înfățișat înaintea cadiului, căruia i-a spus: „Pe când eram de treisprezece ani, am fost amăgit de voi şi am venit la credinţa voastră, nefiind în stare să deosebesc adevărul de minciună. Şi, fiind copil, am rămas o vreme cu ceea ce era calp şi mincinos. Dar, ajungând la vârsta înţelegerii, am priceput că religia voastră nu este adevărată, ci mincinoasă, iar cel pe care voi îl numiţi prooroc nu este prooroc, ci un înşelător şi făcător de basme care v-a înşelat pe voi toţi, iar voi l-aţi crezut. Aflând, deci, că religia voastră este întuneric, mă lepăd de ea înaintea voastră şi mărturisesc credinţa mea creştinească de mai înainte, care este lumină adevărată. Eu cred şi mă închin adevăratului Dumnezeu, Domnul meu Iisus Hristos, Care va veni să judece întreaga lume, viii şi morţii, şi Care va da fiecăruia după lucrul lui. Dacă nu credeţi în El aşa ca mine, toţi vă veţi osândi veşnic”.
La aceasta cadiul a răspuns: „Îmi pare rău de tine, fiule. Dacă nu mă asculţi, o să ai parte de multe chinuri, de care nici nu ai auzit. Deci, gândeşte-te bine.” Sfântul i-a răspuns cu mult curaj: „M-am gândit mai dinainte la toate chinurile la care mă poţi pune, şi totuşi am venit. Deci, orice ai de gând să faci cu mine, fă degrabă, fără a zăbovi, şi fii încredinţat că sunt curat şi neprihănit, şi nu mă voi lepăda de credinţă. Sunt creştin ortodox şi creştin ortodox am să mor. Mă închin lui Hristos şi pe Hristos Îl doresc. Îl mărturisesc aici unde cândva m-am lepădat de El din neştiinţă şi Îl vestesc pe cunoaştere adevărată.”
În ciuda linguşirii şi ameninţărilor din partea musulmanilor, Luca a rămas neclintit în credincioşia faţă de Iisus Hristos. Cadiul a poruncit ca Luca să fie legat.
Pe când era scos din divanul de judecată, Luca s-a întâlnit cu mitropolitul din Mitilini, însoţit de câţiva preoţi şi de bătrânii obştii, care fuseseră chemaţi de nazir (adică epitropul unui aşezământ religios musulman) fiindcă o familie de musulmani plecase pe ascuns din insulă pentru a se converti la Ortodoxie. Văzându-l pe mitropolit, Luca şi-a plecat capul şi i-a cerut binecuvântarea. Mânioşi, musulmanii care-l păzeau s-au năpustit la el şi au început să-l bată fără milă. Cât despre mitropolit, el a poruncit mai apoi să se facă rugăciuni în toate bisericile insulei pentru „robul lui Dumnezeu Luca”. Mitropolitul i-a trimis Sfânta Împărtășanie în închisoare printr-un om de încredere.
În ziua de duminică, 23 martie, a fost scos din închisoare și i s-a făcut ultima ispitire pentru a trece la islam. Refuzând, Sfântul Luca a fost spânzurat în piața grecilor din Mitilini. Avea nouăsprezece ani.
Trupul lui Luca a fost ţinut în furci vreme de trei zile, iar Mucenicul părea că doarme, împrăștiind o mireasmă plăcută, pe care o simțea toată lumea care trecea pe acolo. Apoi, trupul Sfântului Luca a fost coborât şi aruncat în mare, ca să nu fie luat de creştinii ortodocşi. Dar marea l-a scos la țărm, iar creștinii l-au îngropat în secret. Mormântul său s-a făcut izvor de minuni și vindecări.